WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 22 |

Отличительной особенностью формовочных и стержневых смесей для этой группы сплавов является введение в их состав серы, буры, борной кислоты, технической мочевины и других веществ, предотвращающих взаимодействие расплава с материалом форм и стержней.

При заливке форм струю металла обязательно припудривают молотой серой, что предохраняет расплав от загорания. При изготовлении высоких отливок (высотой более 500 мм) широко используют метод литья с последовательной направленной кристаллизацией, предусматривающий подачу расплава в форму под уровень расплава через стальные подогреваемые трубки диаметром 10…12 мм и опускание формы с заданной скоростью. Трубки при этом остаются в исходном положении, нижний конец их все время находится под уровнем расплава.

Отличительной особенностью технологии является химическая обработка отливок перед их термической обработкой и сдачей на склад с целью получения плотного защитного слоя оксида на поверхности. В процессе химической обработки отливки обезжиривают в щелочном растворе, промывают в холодной воде, выдерживают в растворе хромового ангидрида для удаления остатков солей и флюсов, вновь промывают в воде, оксидируют в растворе двухромовокислого калия с азотной кислотой и хлористым аммонием для получения оксидной пленки, промывают и высушивают. После этого отливки подвергают термической обработке в атмосфере сернистого газа с принудительной циркуляцией.

Технология обрубки, пропитки и контроля отливок из магниевых сплавов аналогична технологии обработки отливок из алюминиевых сплавов.

Контрольные вопросы 1. Какие виды магниевых литейных сплавов Вы знаете 2. В чем состоят особенности плавки и литья магниевых сплавов 3. Какими свойствами обладают магниевые сплавы 4. Для изготовления каких отливок применяются магниевые литейные сплавы 1.7. Выбор шихтовых и вспомогательных материалов. Методы расчета шихты Качество используемых в промышленности сплавов зависит в первую очередь, от их химического состава. Для некоторых сплавов даже небольшие изменения состава сопровождаются большими отклонениями в заданных свойствах.

Поэтому вопросам выбора шихтовых материалов должно уделяться серьезное внимание.

Чтобы правильно решить вопрос о предельно допустимых содержаниях примесных элементов в сплаве, следует учитывать требования, предъявляемые к нему в процессе службы изделий из этого материала, а также успешное проведение соответствующей обработки при изготовлении отливок.

Используемые шихтовые материалы должны быть такими по составу, чтобы обеспечивать получение готового сплава с количеством примесей, не превышающем допустимые пределы.

При составлении шихты для сплава должны быть учтены помимо чисто экономических показателей физические и химические свойства легирующих компонентов и основного металла. Цинк, например, при нагреве его выше температуры плавления сильно испаряется и энергично окисляется. Плавка алюминиевых сплавов в шамотных тиглях, содержащих кремнезем, сопровождается восстановлением последнего и переходом кремния в сплав, а алюминий, перейдя в оксиды, шлакуется имеющимся кремнеземом. Поэтому плавка алюминия в шамотных тиглях без специальной обработки поверхности тигля недопустима.

Если не учитывать поведение составляющих шихты в процессе приготовления сплавов, то можно получить состав их, в большей или меньшей мере отличающийся от расчетного. Снижение угара при плавке может быть осуществлено за счет применения лигатур, которое обусловлено также необходимостью получать сплав заданного состава.

Это особенно важно в тех случаях, когда легирующая добавка вводится в малых количествах, когда колебания в составе некоторых компонентов ограничиваются узкими пределами. Во всех случаях для получения сплава заданного состава необходимо применять исходные материалы с известным химическим составом.

Угар металлов при плавке сплавов зависит от многих факторов: продолжительности плавки, типа применяемых плавильных агрегатов, тщательности предохранения сплава от печной атмосферы, температуры перегрева, состава шихтовых материалов и т.д.

Содержание каждого компонента сплава в шихте рассчитывается с учетом его угара в ходе плавки по формуле Сiш = (Сic 100)/(100 – Уi), (1.5) где Сic - заданное содержание данного компонента в сплаве, %;

Уi - угар данного компонента при плавке, %.

При определении количества компонента сплава, вносимого возвратом собственного производства, используют формулу Сi = (Квсп Сiвсп Куi)/100, (1.6) где Квсп - количество возврата собственного производства, %;

Сiвсп - содержание компонента сплава в возврате собственного производства, %;

Куi - коэффициент усвоения компонента при плавке, Куi = (100-Уi)/100. (1.7) Количество остальных компонентов шихты (кроме возврата собственного производства) определяют по формуле Кj = (Сic – Сi) 100/(Сij – Куi), (1.8) где Кj - расчетное количество шихтового материала. %;

Сic - заданное содержание данного компонента в сплаве, %;

Сi - количество компонента сплава, уже внесенного в расплав, например, возвратом собственного производства, %;

Сij - содержание данного компонента сплава в шихтовом материале, %.

Исходными данными при расчете являются:

а) химический состав сплава по ГОСТу или ТУ;

б) оптимальный или расчетный состав сплава;

в) химический состав исходных шихтовых материалов;

г) угар отдельных составляющих сплава в процессе его изготовления.

Расчет шихты ведут, как правило, на 100 кг сплава. Это значительно упрощает расчет. При расчете следует брать средний химический состав на данный сплав или оптимальный химический состав в пределах ГОСТа и ТУ, при котором сплав имеет наилучшие свойства.



Расчеты шихты могут проводиться арифметическим, аналитическим или графическим методами, в том числе с использованием ПЭВМ.

1.7.1. Арифметический метод расчета шихты Данный метод применяется при определении количества компонентов шихты с известным количеством возвратов и некоторых других шихтовых материалов (табл. 1.23, 1.24, 1.25). Расчетное содержание того или иного элемента в шихте определяется по формуле (1.5) или (1.6). Определив среднее содержание элемента в шихте, рассчитывают процентное содержание составляющих шихты.

Пример расчета шихты с применением лигатуры: задано приготовить кг сплава Д16. Средний химический состав сплава - 4,4% Сu, 1,5% Mg, 0,6% Мn, 93,5% Al.

Исходные данные:

1) Алюминий чушковый марки А0.

2) Двойная лигатура Al - Mg марки АМг10, содержащая 10% Мg и 90% Al.

3) Двойная лигатура Al - Cu марки АМ50, содержащая 50% Сu и 50% А1.

4) Тройная лигатура Al - Cu. - Мn марки АМЦ 40-10, содержащая 40% Сu, 10% Mn, 50% Al.

5) Плавка будет производиться в отражательной пламенной печи. Угар компонентов: 1,5% Al, 2% Сu, 1,5% Мn, 4%.

Таблица 1.23.

Средний угар элементов при плавке алюминиевых и магниевых сплавов, %.

Сплавы Эле- алюминиевые магниевые мент Тип плавильной печи тигельная отражательная тигельная отражательная Li До 10/до 15 До15/до20 До 10/до 15 До 15/до Be 2-3/5-10 5-7/10-20 2-3/5-10 5-7/10-B 2-3/3-5 3-5/5-10 Более 2 Более Na 2-3/3-5 3-5/5-10 2-4/3-5 4-6/6-Mg 2-3/3-5 3-5/5-10 1,0-1,5/2,0-3,0 1,5-2,0/2,0-5,Al 0,8-1,0/2,0-3,0 2-3/3-5 0,5-1,0/1,0-1,5 1,0-1,5/1,5-2,Si 1,0-1,5/2,0-3,0 2-5/5-10 0,2-1,0/1,0-3,0 2,0-3,0/3,5-5,P 33-5/5-15 Более 5 Более 5 Более K 1-2/2-3 2-3/3-55 1,0-2,5/2,0-3,0 2,0-3,5/3,0-5,Ti 1,0-1,5/2,0-5,0 2-5/5-10 1,0-1,5/2,0-5,0 2-5/5-V 0,5-1,0/1,0-2,0 1-2/2-3 1-2/2-4 2-5/3-Cr 0,5-1,0/2,0-3,0 1-2/2-3 Более 1 Более Mn 1,0-1,5/2,0-3,0 1-2/4-5 0,2-1,0/2,0-3,0 2-3/3-Fe 0,5-1,0 2-5/5-10 ~1,0 ~1,Ni 0,5-1/1,0-1,2,0 0,5-1,0 ~1,0 ~1,Cu 0,5-1,0/1,0-2,0 1,0-1,2/1,0-1,5 1,0-1,5/1,5-2,0 1-2/2-Zn 0,5-2,0/2,0-5,0 2-3/3-10 0,5-2,0/2,0-5,0 2-3/2-Y - - до 1 - Zr 1-2/2-5 3-55/5-10 1-2/2-5 3-5/5-Mo 0,5-1,0 0,5-2,0/1,0-2,0 Более 1 Более Cd До 2/до 5 До 5/до 10 До 2/до 5 До 5/доIn - - 1 - Sn 0,2-0,5/1,0-1,5 1,0-1,5/1,0-2,0 До 0,5/1,0-1,5 1,0-1,5/1,0-2,La* - - 8/20-25 - Ce 0,5-1,0/1,0-2,0 1-2/2-3 Более1 Более Миш- металл 1-3/3-5 3-5/5-20 Более3 Более Nd - - 5/10-15 - Pb* 0,5-2,0/1,0-2,0 - Более 2 Более Таблица 1.24.

Средний угар элементов при плавке медных и цинковых сплавов, %.

Сплавы ТитаМедные Цинковые новые ЭлеТип плавильной печи мент тигель ная отражательная тигельная отражательная Li - Более 15 Более 20 Более 2 Более Be - 2-3/3-5 3-5/3-10 - - B - Более 5 Более 5 - - Na - 2-3/3-5 3-5/5-10 Более 2 Более Mg - 3-5/3-10 5-10/10-20 До 2/3-5 3-5/5-Al 2,0-2,5 1,0-1,5/2,0-5,0 2-3/2-5 0,5-1,0/2,0-3,0 2-3/3-Si 15-20 До 1/до 5 1-5/5-10 до 1,5/2-3 2-3/3-P - До 30/до 50 30-40/40-70 - - K - 1,5-2,5/2,0-4,0 2-4/4-8 Более 1 Более 1,Ti 0,1-0,2 До 5/до10 До 10/до 36 До 1,5/2-5 2-5/5-V До 0,1 Более 3 Более 5 - - Cr 15-20 2-3/3-5 3-5/5-10 - - Mn 10-15 1,0-1,5/1-10 2-3/2-10 1-2/2-3 2-3/3-Fe 10-15 0,5-1,0/0,5-2,0 0,5-2,0/1,0-3,0 - - Ni - 0,5-1,0/1,0-1,5 1,0-1,5/1,5-2,0 До1 До 1,Cu - 0,3-1,0/1,0-2,0 1,0-1,5/1,5-2,0 До 1,0-1,5-2,0 1,0-1,5/1,5-2,Zn - 2-3/3-5 5-10/5-20 1,5-2,0/3,0-5,0 3-5/5-Y - - - - - Zr До 0,1 3-10/5-10 5-15/8-20 - - Mo До 0,1 Более 2 Более 3 - - Cd - 6-20/20/40 15-40/40-50 2-3/3-5 3-5/5-In - - - - - Sn 20-30 0,5-1,0/1,0-1,5 1,0-1,5/1,0-3,0 До 0,5-До 2 1,0-2,5/до La* - - - - - Ce - Более 2 Более 3 - - Миш- ме- талл - Более 3 Более 5 - - Nd - - - - - Pb* - 0,5-1,0/1,0-2,0 1-2/2-5 3-5/5-8 5-8/8-Таблица 1.25.

Угар элементов при выплавке чугуна, %.

Пла- Футевиль- ровка Элементы ныйагрегат C Si Mn P S Cr Ni Cu Fe Вагран- Кис- 8-(+8) 10-35 15-40 0 +(25- 15-20 До 10 До 5-ка хо- лая 100) лодного дутья Основ 10- 35- 10-15 До 10-30 15-30 До 10 До 5-ная (+15) 550 30 Вагран- Кис- 10- 10- 10-30 0 +(10- 10-15 До 5 До 5 5-ка лая (+8) (+10) 50) горячеОснов 10- 20-25 10-20 До 20-50 10-20 До 5 До 5 5-го ная (+12) дутья Дуговая Кис- +(-5- 0 15-20 0 До 30 15-30 До До 10 5-элек- лая 10) тропечь Основ +(3-5) 5-10 10-15 До 20-50 15-30 До До 5-ная 20 10 Индук- Кис- 5-15 33- 10-25 0 0 0 0 0 3-ционная лая (+5) печь* Основ 5-10 5-10 5-10 0 0 0 0 0 3-ная Индук- Кис- 15-20 5-10 10-15 0 0 0 0 0 3-ционная лая печь** Основ 10-15 10-15 8-12 0 0 0 0 0 3-ная * Печь промышленной частоты.

** Печь высокой частоты.

Методика расчета 1. Определяем состав металлической завалки:

а) магния (1,5 100)/(100 – 4) = 1,562 кг;

б) меди (4,4 100)/(100 – 2) = 4,490 кг;

в) марганца (0,6 100)/(100-1,5) = 0,609 кг;

г) алюминия (93,5 100)/(100-1,5) = 94,924 кг.

2. Определяем необходимое количество лигатур:

а) тройной лигатуры Al - Сu - Мn. Расчет ведется по марганцу (0,609 100)/10 = 6,09 кг.

С лигатурой вносятся:

марганца 0,609 кг;

меди (6,09 4,0)/10 = 2,436 кг;

алюминия 6,09 - (0,609 + 2,436) = 3,045 кг.

б) двойной лигатуры Al - Сu. Расчет ведется по меди.

[(4,490 - 2,436) 100]/50 = 4,108 кг.

С лигатурой вносятся: 2,054 кг меди и 2,054 кг алюминия;

в) двойной лигатуры Al - Mg. Расчет ведется по магнию.

(1,562 100)/10= 15,620 кг.

С лигатурой вносятся:

магния 1,562 кг;





алюминия 15,62 - 1,562 = 14,058 кг;

г) определяем суммарное количество каждого компонента, вносимого лигатурами:

меди 2,436 + 2,054 = 4,490 кг;

марганца 0,609 кг;

магния 1,56 кг;

алюминия 3,045 + 2,054 +14,058 = 19,157 кг.

3. Определяем количество алюминия, которое необходимо ввести в чистом виде:

94,924 - 19,057 =75,867 кг.

4. Определяем массу каждой составляющей шихты на одну плавку сплава (30 000 кг):

а) тройной лигатуры (30000 6,09)/100 =1827 кг;

б) двойной лигатуры (30000 4,108)/100= 1232 кг, в) двойной лигатуры (30000 15,62)/100=4686 кг;

г) алюминия (30000 75,867)/100= 22760 кг.

Таким образом, шихта будет состоять из следующих компонентов, кг:

Алюминия марки А0 Тройной лигатуры АМЦ 40-10 Двойной лигатуры AM 50 Двойной лигатуры АМг 10 Всего: 1.7.2. Графический метод расчета шихты Графический расчет шихты применяется при сравнительно малом количестве шихтовых материалов. Для большого количества компонентов этот метод применяется лишь в качестве проверки по нескольким элементам. Метод достаточно прост и удобен, но вследствие сравнительно малой точности применим только для расчета шихт сплавов с большими перепадами верхних и нижних пределов содержания основных элементов. К графическим методам расчета шихт относятся:

- метод параллельных координат;

- метод построения треугольника;

- метод построения многоугольника.

Пример расчета шихты методом параллельных координат по одному элементу сплава шихты из двух компонентов. Требуется приготовить латунь Л70 в количестве 1500 кг из отходов латуней Л90 и Л63. Их химический состав: ЛСu = 69…72%, Zn = 28…31%, для расчета принят оптимальный состав с Сu = 71%, Zn = 29%; Л90 - Сu = 88%, Zn = 12%; Л63 - Сu = 62%, Zn = 33%. Плавка производятся в канальной индукционной печи ИЛК - 1,6. Угар при компактной шихте Zn = 3,0%, Сu = 0,3%. С учетом угара в 100 кг сплава должно быть 71,кг меди; 29,9 кг цинка.

Построение графика параллельных координат (см. рис. 1.5).

Л63 С В А ЛРис. 1.5. Пример расчета шихты методом параллельных координат.

От точки прямой АВ опускается перпендикуляр А1, равный недостатку содержания цинка в отходах Л90 по сравнению со сплавом Л70 (17,9 кг), и от точки В перпендикуляр В2, равный избытку цинка в Л63 по сравнению с Л70 (3,кг). Точка С прямой 1-2 делит АВ на отрезки в масштабе; АС = 84 кг и ВС = кг, соответствующие количеству латуни Л63 = 84 кг и Л90 = 16 кг в шихте.

Проверка на содержание Zn = (34 33 + 16 12)/100 = 29,7 кг - это близко к заданному.

Составляем шихтовую карту Шихтовые материалы: Количество, кг 1) Отходы Л63 1260,2) Отходы Л90 240,Всего: 1500,1.7.3. Расчет шихты с применением ЭВМ Ручной расчет шихты становится громоздким и утомительным, если число шихтовых материалов превышает семь-восемь. Кроме того, в таком расчете не участвует оценка стоимости шихтовых материалов. В связи с этим прибегают к расчету щихты на ЭВМ. Использование ЭВМ позволяет найти оптимальный набор шихтовых материалов по стоимости. Эта задача обычно решается методами линейного программирования. Балансовые соотношения по расчетным элементам и ограничениям по количеству шихтовых материалов при линейном программировании могут быть заданы как в виде равенств, так и неравенств.

При этом нижний и верхний пределы по содержанию элементов устанавливают, исходя из регламентируемого состава сплава с учетом отклонений, обусловленных колебанием содержания легирующих элементов.

Ограничения по числу компонентов шихты также задают в виде равенств или неравенств. Кроме того, в число расчетных уравнений включают целевую функцию, которая является математическим выражением общей стоимости шихты:

Ц = Цx/100 + Цy/100 + Цz/100 + Цl/100 => min, (1.9) где Ц - стоимость шихты для выплавки I т сплава, руб./т;

Цx…Цl - цены компонентов шихты, руб./т;

х…1 - масса каждого шихтового материала, необходимая для выплавки кг сплава.

Таким образом, расчет оптимального состава шихты заключается в нахождении минимального значения целевой функции Цmin при условияхограничениях, которые представляют собой систему балансовых соотношений по всем расчетным легирующим компонентам сплава и примесям, по видам шихтовых материалов (собственные возвраты, отходы со стороны, свежие и вторичные металлы и сплавы) и по общему количеству шихты.

Практически задача сводится к введению в ЭВМ целевой функции и системы балансовых соотношений в натуральной форме или в виде матрицы из коэффициентов целевой функции и балансовых соотношений и подаче команды на расчет.

Аналитический метод расчета шихты Данный метод расчета применяется при большом количестве шихтовых компонентов и заключается в составлении систем уравнений, в которых неизвестными являются содержания элементов в шихте и, например, в чугуне. Для упрощения расчета задаются значениями двух или трех неизвестных. Количество уравнений должно быть равно числу неизвестных. В этом методе также удобно вести расчет на 100 кг шихты.

Допустим, что в отливках необходимо получить 1,9% Si и 0,65% Мn. В вагранке примем угар кремния 10% и марганца 20%. Тогда с учетом угара в шихту необходимо ввести кремния и марганца Si = (1,9 100)/(100 – 10) = 2,1%;

Мn = (0,65 100)/(100 – 20) = 0,8%.

Допустим, что шихту можно приготовить из четырех сортов металла, химический состав которых по кремнию и марганцу приведен в табл.1.26.

В шихте возврат собственного производства составляет 40%, металлическая шихта из трех сортов доменных чугунов - 60%.

Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 | 8 |   ...   | 22 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.